WO2007010928A1 - 光学装置 - Google Patents

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WO2007010928A1
WO2007010928A1 PCT/JP2006/314247 JP2006314247W WO2007010928A1 WO 2007010928 A1 WO2007010928 A1 WO 2007010928A1 JP 2006314247 W JP2006314247 W JP 2006314247W WO 2007010928 A1 WO2007010928 A1 WO 2007010928A1
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WO
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lens
object side
optical device
aperture stop
image
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/314247
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tatsumaro Yamashita
Eiki Matsuo
Original Assignee
Alps Electric Co., Ltd.
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Publication date
Application filed by Alps Electric Co., Ltd. filed Critical Alps Electric Co., Ltd.
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration

Definitions

  • the present invention relates to an optical device that can form an image of a subject on a light receiving surface at a wide angle.
  • Wide-angle lenses that cover a wide field of view are used in fields such as car use and surveillance cameras.
  • image processing advances there is a growing need for ultra-wide-angle lenses that can correct image distortion in real time and have a wider field of view.
  • optical devices that satisfy the various conditions such as small size, high resolution, low cost! .
  • an optical device that satisfies such conditions can be realized with a small number of components, it can be applied to various fields.
  • FIG. 16 shows an optical device described in Patent Document 1 below.
  • This optical device is fundamental as a wide-angle lens, and is a system in which a viewing angle is widened with a negative lens located on the object side and an image is formed on an image sensor with a positive lens.
  • the two-lens configuration of the negative lens and the positive lens is the configuration with the smallest number.
  • the degree of freedom of design is limited, and high resolution and support for arbitrary projection methods are limited to limited applications.
  • FIG. 17 shows an optical device described in Patent Document 2 below.
  • This optical device has an aperture This is an example of a typical wide-angle lens in which a plurality of concave lenses are provided on the object side of the stop, and a plurality of concave and convex projections are provided on the image side of the aperture stop.
  • This optical device uses a large number of lenses to correct aberrations and set the projection method.Therefore, although the degree of design freedom is relatively high, the basic configuration of the lens group positioned on the image side of the aperture stop is relatively small. Since it is determined, it is difficult to realize a small number of sheets.
  • FIG. 18 shows an optical device described in Patent Document 3 below.
  • This optical device has a configuration in which a concave lens, a meniscus lens, and a biconvex lens are arranged from the object side, and the second lens from the object side is a thick meniscus negative lens having a small Abbe number. is there.
  • the power angle of view which effectively corrects the chromatic aberration of magnification, is as narrow as 76 °. It is impossible to form an image in a wide field of view!
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 02-0777712
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 14 072085
  • Patent Document 3 Japanese Patent Publication No. 09-503600
  • the present invention solves the above-described conventional problems, and has a high degree of freedom in design.
  • the central projection method indicated by f-tan Q the stereoscopic projection method indicated by 2f-tan ( ⁇ Z2), Provide an optical device that can set the conformal projection method indicated by f- ⁇ or obtain a large viewing angle exceeding 180 ° and that can be configured with a small number of lenses. The purpose is.
  • the present invention is a projection method having a lower compression ratio in the periphery as compared with other optical devices having the same number of lenses, for example, the conformal projection method, the stereoscopic projection method, etc.
  • the objective is to provide an optical device that enables a method that can ensure the resolution at the periphery of an image element with a fixed pixel size, such as a CCD.
  • the present invention provides at least one negative lens and a convex lens on the object side from the object side to the image side. Scus lens, aperture stop, biconvex positive lens are arranged,
  • At least one lens located on the object side of the aperture stop and the positive lens each include an aspheric surface
  • the average Abbe number of all lenses except the meniscus lens is va
  • the Abbe number of the meniscus lens is vb
  • the focal length of the entire system is f
  • the combined focal length of the negative lens group and the meniscus lens is fl2
  • the aperture stop and the positive lens The distance from the top of the lens surface on the most object side to the top of the lens surface on the most image side is L
  • the center thickness of the meniscus lens is t2
  • the principal ray with the maximum angle of view that passes through the aperture stop is satisfied.
  • At least one negative lens, a meniscus positive lens convex on the object side, an aperture stop, and a biconvex positive lens are arranged toward the image side from the object side force.
  • At least one lens located on the object side of the aperture stop and the positive lens each include an aspheric surface
  • the amount of sagittal field curvature correction by the lens located on the object side of the aperture stop is larger than the correction amount of the sagittal field curvature of the positive lens.
  • the average Abbe number of all lenses except the meniscus lens is va
  • the Abbe number of the meniscus lens is vb
  • the length from the most object-side lens surface vertex to the most image-side lens surface vertex, L aperture stop
  • a single negative lens, a meniscus lens convex on the object side, an aperture stop, a biconvex positive lens, and an image sensor are arranged toward the image side from the object side force.
  • the object space with a viewing angle of 80 degrees or more facing the object side can be centrally projected onto the image sensor.
  • two negative lens groups a meniscus lens convex on the object side, an aperture stop, a biconvex positive lens, and an image sensor are arranged from the object side to the image side.
  • the object space with a field of view of 120 degrees or more facing the object side can be projected onto the image sensor.
  • Niscus lens, aperture stop, biconvex positive lens, and image sensor are arranged, and the object space with a field of view of 180 degrees or more facing the object side can be projected onto the image sensor in three dimensions.
  • the positive lens is a double-sided aspheric surface.
  • the negative lens located closest to the object side may be a glass spherical lens.
  • the positive lens may be a glass aspheric lens.
  • the present invention can be configured such that all the lenses are made of a resin, and the meniscus lens can be divided into two.
  • the present invention it is possible to realize a bright, compact, and inexpensive optical device that covers a wide-angle and ultra-wide-angle region, corrects various aberrations well with a small number of sheets, and has a lower image compression rate at the periphery.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an optical device of the present invention.
  • the optical axis of the optical device is indicated by 01-02, and the Ol side is the object side and the 02 side image side.
  • the light beam incident from the object side passes through the negative lens group 1 composed of three concave lenses la, lb, and lc, the positive meniscus lens 2, the aperture stop S, and the biconvex positive lens 3 in order.
  • An image is formed on the light receiving surface of element 5.
  • a cover glass 4 and a low-pass filter are provided between the positive lens 3 and the image sensor 5 as necessary.
  • the negative lens group 1 (la, lb, lc) provided on the object side has a role of converting an incident light beam having a large angle of view from the object side into a small incident angle.
  • the number of lenses is set according to the size of the incident angle and the required projection method.
  • the angle ⁇ s of the chief ray corresponding to the maximum field angle incident on the biconvex positive lens 3 is converted into a predetermined range.
  • the angle ⁇ s is an angle formed between the principal ray that passes through the aperture stop S and enters the object side surface of the positive lens 3 at the maximum angle of view, and the optical axis 01-02.
  • the meniscus lens 2 provided on the image side of the negative lens group 1 has a small Abbe number, Achromaticity on the axis of light incident from each direction and correction of lateral chromatic aberration (chromatic aberration in the image height direction (y direction)) are performed.
  • the aperture stop S provided on the image side and the biconvex positive lens 3 mainly have an imaging effect.
  • the combined focal length fl2 of the negative lens group 1 and the meniscus lens 2 has a negative power, and forms an intermediate image (virtual image) on the object side of the aperture stop S.
  • the above is the basic configuration of the wide-angle lens (optical device) targeted by the present invention.
  • the main imaging operation is shared by only one of the biconvex positive lenses 3 having the aperture stop S disposed on the object side. Therefore, the image side of the aperture stop S can be configured with a minimum number of lenses.
  • the general aberration characteristic of the biconvex positive lens 3 when the aperture stop S is arranged on the object side is that the sagittal field curvature (sagittal image plane falls to the object side) is insufficiently corrected, This is the occurrence of coma at a large angle of view and positive distortion characteristics.
  • the sagittal curvature of field can be understood by considering the light transmission characteristics.
  • the aperture stop S is coincident with the object side surface of the positive lens 3, and for the light beam passing along the optical axis 01-02, the object of the positive lens 3 Since the curvatures of both the sagittal and meridional sections of the side surface are equal, there is no difference in field curvature on this surface. However, at the position on the image side surface of the positive lens 3 away from the optical axis 01-02, the sagittal curvature is smaller than the radial curvature, so the optical axis 01-02 The speed of light incident on the object-side surface of the positive lens 3 at a position away from the lens causes a sagittal image plane to tilt toward the object side even with paraxial image point force. This is the sagittal field curvature.
  • the lens groups 1 and 2 located on the object side of the aperture stop S Aberration occurs for the reason opposite to the above.
  • the lens groups 1 and 2 By making the sagittal field curvature excessively corrected, the sagittal field curvature of the positive lens 3 is canceled and aberrations are corrected. The same applies to correction of coma aberration.
  • the inclusion of at least one of the lens groups 1 and 2 on the object side of the aperture stop S, the positive lens 3 and the force each including an aspheric surface is important for smoothly performing the above-described aberration cancellation. Furthermore, if the degree of freedom is insufficient, it can be dealt with by adding an aspheric surface. In particular, it is desirable that the positive lens 3 having a small degree of freedom is a double-sided aspheric surface! Further, the positive distortion characteristic of the positive lens 3 having the aperture stop S on the object side can be corrected by the combination with the negative lens group 1.
  • the focal length of the positive lens 3 for securing the required image height becomes relatively long, and the aberration cannot be canceled efficiently, and the size of the optical device is large. Disadvantageous.
  • the value exceeds the upper limit aberrations such as sagittal curvature of field and coma increase rapidly, and in order to cancel this, the lens configuration on the object side from the aperture stop S becomes complicated, which is disadvantageous for reducing the number of lenses. .
  • the role of the negative lens group 1 is to cancel the aberration of the positive lens 3 and to match the angle of the light beam incident on the positive lens 3, but the negative lens group 1 It shares another role of achieving the required projection characteristics.
  • a problem among the aberrations of the optical device constituting the wide-angle lens is how to correct the lateral chromatic aberration.
  • a convex meniscus lens 2 having a relatively small Abbe number compared to other lenses is disposed on the object side, and an aperture stop S is disposed on the image side of the meniscus lens 2.
  • On-axis chromatic aberration and lateral chromatic aberration are corrected simultaneously.
  • the necessary condition of number 4 is an indispensable condition for correcting chromatic aberration.
  • the following formula 5 is a condition for effectively correcting the chromatic aberration of magnification. That is, by making the meniscus lens 2 relatively thick in the optical axis direction, the chromatic aberration of magnification can be obtained by utilizing the difference in height depending on the angle of view of the light incident on the object side surface of the meniscus lens 2. Correction You can get a degree of freedom.
  • the meniscus lens 2 As another item required for the meniscus lens 2, it is desirable that its power (synthetic focal length) is positive (or a weak negative lens). As a result, color correction can be effectively performed especially when the angle of view is increased.
  • the meniscus lens In the optical device described in Patent Document 3, the meniscus lens has a relatively strong negative power. Therefore, the chromatic aberration of magnification increases with the widening of the angle, and it is difficult to achieve the object of the present invention.
  • the combined power (composite focal length) f12 of the negative lens group 1 and the meniscus lens 2 is positive, the aberration of the positive lens 3 described above and the negative lens group before the aperture stop S are set. It becomes difficult to effectively cancel aberrations by 1 and it is necessary to introduce an extra degree of freedom. Therefore, in the optical device according to the embodiment of the present invention, it is desirable that the combined focal length f12 of the negative lens group 1 and the meniscus lens 2 is in the range of the following formula 6.
  • the meniscus It is essential to provide it closer to the image side than the cass lens 2.
  • the distance t2S on the optical axis 01—02 between the meniscus lens 2 and the aperture stop S is preferably 2 /!
  • the axial distance ts between the stop S and the positive lens 3 preferably satisfies the following formula 9.
  • the meniscus lens 2 is formed of a glass having a small Abbe number (va is about 19.3), and the other lenses are the most.
  • the upper limit is about 3.6.
  • the meniscus lens 2 is formed of polycarbonate or polystyrene resin, the vb is about 30, and when other lenses are formed of other optical resin materials (for example, PMMA), the upper limit of va is about 60. It is. Therefore, when all the lenses are made of a synthetic resin material, the upper limit of the ratio is about 2.0. Further, when the meniscus lens 2 is formed of a glass having a small Abbe number and the other lenses are formed of the optical resin material, the upper limit of the ratio is about 3.1.
  • y is the image height on the image sensor, and the angle of view is 2 ⁇ .
  • the central projection method is not practical. Instead, it is a normal projection method (f-sin ⁇ ), which is a fisheye lens projection method, and an equiangular projection method.
  • f-sin ⁇ normal projection method
  • ⁇ Z2 3D projection method
  • This can be regarded as determining the compression ratio of the surrounding image when the center of the screen is used as a reference, and the configuration is complicated in the order of the orthographic projection method, the conformal projection method, and the stereoscopic projection method.
  • the orthographic projection method can be realized with a relatively simple configuration and can be configured compactly.
  • the surrounding image is compared with other methods. There are cases where the original image cannot be restored even if the image is enlarged by image processing or the like with a high compression rate.
  • the optical device can realize a scheme with a lower compression ratio of peripheral images with a simpler configuration than other configurations.
  • the power that makes it possible This is the function of canceling major aberrations and correcting chromatic aberration of magnification using the object-side and image-side components as described above.
  • the optical surface of at least one lens is an aspherical surface.
  • the equation for the aspheric surface is shown in Equation 11 below.
  • the present invention is not particularly limited to this type.
  • Equation 11 ⁇ is the surface depth in the optical axis direction from the reference plane in contact with the apex of the aspheric surface.
  • C is the reciprocal of the radius of curvature R of the surface, and h is the height of the optical axis force of the surface.
  • k is a conic constant representing a quadric surface, and A to A are aspherical correction coefficients.
  • FIG. 4 FIG. 6, FIG. 8, FIG. 10, FIG. 12, FIG. 13 and FIG. 13 show optical devices according to embodiments of the present invention.
  • the description of each symbol in the embodiment is as follows, as shown in the drawings and in the drawings.
  • V Abbe number of each lens and cover glass 4
  • va the average Abbe number of the lens and cover glass 4 excluding the male lens
  • vb the Abbe number of the meniscus lens
  • il focal length of negative lens group (mm)
  • f 2 The focal length of the meniscus lens (mm)
  • f3 Focal length (mm) of a biconvex positive lens
  • t2 thickness on the optical axis of the meniscus lens (mm)
  • t2S The distance (mm) between the image side surface of the meniscus lens and the optical axis of the stop
  • L Length from the apex of the lens surface closest to the object side to the apex of the lens surface closest to the image side (mm), 0 s: Angle of the chief ray at the maximum angle of view that passes through the aperture (°)
  • an aperture stop S is provided between the meniscus lens 2 and the positive lens 3, and the distance between the meniscus lens 2 and the aperture stop S on the optical axis, the aperture stop S,
  • the distance on the optical axis from the positive lens is indicated by D (for example, D6 and D7 shown in Fig. 6).
  • D for example, D6 and D7 shown in Fig. 6
  • the aperture stop S is in contact with the R7 surface of the positive lens 3.
  • the surface is in contact with the surface of R5 of the aperture stop S-force positive lens 3
  • Example 12 shown in FIG. 10 it is in contact with the surface of R9 of the aperture stop S-force positive lens 3.
  • Table 1 shows configuration parameters of R, D, N, and V of the optical devices according to Examples 1 to 5 of the present invention.
  • FIG. 2 shows the optical device of Example 1
  • FIG. 3 (A) is a curve diagram of astigmatism of Example 1
  • FIG. 3 (B) is a curve diagram of distortion aberration of Example 1.
  • FIG. Fig. 4 shows the optical device of Example 2
  • Fig. 5 (A)
  • FIG. 5A is a curve diagram of astigmatism in Example 2
  • FIG. 5B is a curve diagram of distortion in Example 2.
  • Fig. 6 shows the optical device of Example 4
  • Fig. 7 (A) shows the astigmatism curve of Example 4
  • Fig. 7 (B) shows the astigmatism curve of Example 4
  • FIG. B) is a curve diagram of the distortion aberration of Example 4.
  • FIG. FIG. 8 shows the optical device of Example 5
  • FIG. 9A is a curve diagram of astigmatism of Example 5
  • FIG. 9B is a curve diagram of distortion aberration of Example 5.
  • Table 1 shows the aspheric coefficients of the optical surfaces of the lenses of Examples 1 to 5 [Table 2]. 3 shows the configuration parameters of R, D, N, and V of the optical devices of Examples 6 to 9 of the present invention.
  • Table 5 shows R, D, N, and V configuration parameters of the optical devices according to Examples 10 to 13 of the present invention.
  • Example 13 is an example in which the meniscus lens 2 is divided into two.
  • FIG. 10 shows the optical apparatus of Example 12
  • FIG. 11A is a curve diagram of astigmatism of Example 12
  • FIG. 11B is a curve diagram of distortion aberration of Example 12.
  • Table 6 shows the aspherical coefficients of the optical surfaces of the lenses of Examples 10 to 13 [Table 6].
  • Table 8 shows the aspheric coefficients of the optical surfaces of the lenses of Examples 14 to 17.
  • Table 9 shows R, D, N, and V configuration parameters of the optical devices according to Examples 18 to 21 of the present invention.
  • FIG. 12 shows the optical apparatus of Example 18,
  • FIG. 13 (A) is a curve diagram of astigmatism of Example 18, and
  • FIG. 13 (B) is a curve diagram of distortion aberration of Example 18.
  • FIG. 14 shows the optical device of Example 21,
  • FIG. 15A is a curve diagram of astigmatism of Example 21, and
  • FIG. 15B is a curve diagram of distortion aberration of Example 21.
  • Table 10 shows the aspheric coefficients of the optical surfaces of the lenses of Examples 18 to 21.
  • Table 10] 11 shows the relationship between the focal length and each condition of the optical devices of Examples 1 to 21 [Table 11]
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an optical device of the present invention.
  • FIG. 2 is an optical sectional view of Example 1.
  • FIG. 3 ( ⁇ ) ( ⁇ ) is an image height (astigmatism and distortion) aberration diagram of Example 1.
  • FIG. 4 is an optical sectional view of Example 2.
  • FIGS. 5A and 5B are image height aberration diagrams of Example 2.
  • FIG. 6 is an optical sectional view of Example 4.
  • FIGS. 7A and 7B are image height aberration diagrams of Example 4.
  • FIGS. 7A and 7B are image height aberration diagrams of Example 4.
  • FIG. 8 is an optical sectional view of Example 5.
  • FIGS. 9A and 9B are image height aberration diagrams of Example 5.
  • FIGS. 9A and 9B are image height aberration diagrams of Example 5.
  • FIG. 10 is an optical sectional view of Example 12.
  • FIGS. 11A and 11B are image height aberration diagrams of Example 12.
  • FIG. 12 is an optical sectional view of Example 18.
  • FIGS. 13A and 13B are image height aberration diagrams of Example 18.
  • FIGS. 13A and 13B are image height aberration diagrams of Example 18.
  • FIG. 14 is an optical sectional view of Example 21.
  • FIGS. 15A and 15B are image height aberration diagrams of Example 21.
  • FIG. 15A is image height aberration diagrams of Example 21.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram of the prior art.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram of the prior art.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram of the prior art.

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

【課題】　広角から超広角域をカバーし、少ない枚数で諸収差が良好に補正された明るく小型で安価な光学装置を提供する。 【解決手段】　物体側から順に配置された、少なくとも１枚の負レンズ群１、物体側が凸のメニスカスレンズ２、開口絞りＳ、両凸の正レンズ３を有する。開口絞りＳより物体側のレンズのいずれかと正レンズ３がそれぞれ非球面を含む。メニスカスレンズを除く平均のアッベ数をｖa，メニスカスレンズのアッベ数をｖｂ，全系の焦点距離をｆ，負レンズ群とメニスカスレンズの合成焦点距離をｆ１２，絞りと正レンズの軸上間隔をｔｓ，最も物体側のレンズ面頂点から最も像側のレンズ面頂点までの長さをＬ，メニスカスレンズの中心肉厚をｔ２，絞りを通過する最大画角の主光線の角度をθｓとするとき，１.４＜ｖa／ｖb，０＜ｔｓ／Ｌ＜０.１，０．２＜ｔ２／Ｌ＜０.５，―１０＜ｆ１２／ｆ＜－１．０，２５°＜θｓ＜４０°を満足する。

Description

明 細 書
光学装置
技術分野
[0001] 本発明は、被写体を受光面上に広角にて結像させることのできる光学装置に関す る。
背景技術
[0002] 車戴用や監視用のカメラなどの分野において、広い視野を包括する広角レンズが 使用されている。また、画像処理の進展に伴い、リアルタイムで画像の歪みが補正で き、さらに広い視野を有する超広角レンズに対するニーズが高まっている。その中で 、設置スペースの問題、画像素子の高解像化、色々な分野への普及等に伴い、小型 •高解像 ·安価と!ヽつた条件を満たす光学装置が要求されて!ヽる。
[0003] このような光学装置に求められる具体的要件として、次のような項目があげられる。
•安価 (少な 、枚数 ·榭脂の利用 ·成形し易さ ·組立て易さ）
•明るい (小さな Fno)
'コンパクト（全長.レンズ径）
•広 、視野 (場合によって 180度を超える大きな画角）
•高解像度（基本的な収差が良好に補正されている）
•必要に応じた射影方式（中心射影、等角射影、立体射影等）
[0004] このような条件を満足する光学装置を、少な 、構成枚数で実現できれば、様々な分 野への適用が可能となる。
[0005] 図 16は以下の特許文献 1に記載の光学装置を示している。この光学装置は、広角 レンズとして基本的なものであり、物体側に位置する負レンズで視野角を広げ、正レ ンズで撮像素子に結像する方式である。この光学装置は、負レンズと正レンズの 2枚 構成は最も枚数の少ない構成である。しかし、 2枚のレンズ構成では、当然ながら設 計の自由度が限られ、高解像化や、任意の射影方式への対応は難しぐ限られた用 途に限定される。
[0006] 図 17は以下の特許文献 2に記載の光学装置を示している。この光学装置は、開口 絞りよりも物体側に、複数の凹レンズが、開口絞りよりも像側に複数の凹凸凸が設けら れた典型的な広角レンズの例である。この光学装置は、多数のレンズを用いて収差 の補正や射影方式の設定を行っているため、比較的設計の自由度は取れるものの、 開口絞りよりも像側に位置するレンズ群の基本構成が決まっているため、少ない枚数 を実現するのは困難である。
[0007] 図 18は以下の特許文献 3に記載の光学装置を示している。この光学装置は、物体 側から凹レンズ、メニスカスレンズ、両凸レンズが配置された構成であり、物体側から 2番目に位置するレンズを、アッベ数の小さな厚肉のメニスカス負レンズとしているの が特徴である。アッベ数の小さな厚肉のメニスカスレンズと開口絞りの位置を組み合 わせることで、倍率の色収差を効果的に補正するというものである力 画角は 76° と 狭 、範囲に留まっており、広 、視野範囲での結像ができな 、ものとなって!/、る。 特許文献 1：特開平 02— 077712号公報
特許文献 2：特開平 14一 072085号公報
特許文献 3：特表平 09— 503600号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、設計の自由度が高ぐ f -tan Q で示される中心射影方式、 2f -tan ( θ Z2)で示される立体射影方式、 f- Θで示され る等角射影方式の設定が可能であり、または 180° を超えるような大きな画角の視野 角を得ることができ、しかも少ない枚数のレンズで構成できる光学装置を提供すること を目的としている。
[0009] また本発明は、他の同じレンズ枚数の光学装置と比較して、周辺での圧縮率の低 い射影方式で、例えば、前記等角射影方式や立体射影方式等、および比較的周辺 部の圧縮率が低ぐ CCDのようなピクセルの大きさが決まっている画像素子の周辺 部での解像を確保できる方式を可能とする光学装置を提供することを目的として!/、る 課題を解決するための手段
[0010] 本発明は、物体側から像側に向けて、少なくとも 1枚の負レンズ、物体側が凸のメ二 スカスレンズ、開口絞り、両凸の正レンズが配置されており、
開口絞りよりも物体側に位置するレンズの少なくとも 1枚と、正レンズがそれぞれ非 球面を含み、
メニスカスレンズを除く全てのレンズの平均のアッベ数を va、メニスカスレンズのアツ ベ数を vb、全系の焦点距離を f、負レンズ群とメニスカスレンズの合成焦点距離を fl2 、開口絞りと正レンズの軸上間隔を ts、最も物体側のレンズ面の頂点から最も像側の レンズ面頂点までの長さを L、メニスカスレンズの中心肉厚を t2、開口絞りを通過する 最大画角の主光線の入射角度を Θ sとしたときに、前記数 1の条件を満足することを 特徴とするものである。
[0011] また本発明は、物体側力ゝら像側に向けて、少なくとも 1枚の負レンズ、物体側が凸の メニスカス正レンズ、開口絞り、両凸の正レンズが配置されており、
開口絞りよりも物体側に位置するレンズの少なくとも 1枚と、正レンズがそれぞれ非 球面を含み、
開口絞りよりも物体側に位置するレンズによるサジタル像面湾曲の補正量力 正レ ンズのサジタル像面湾曲の補正量よりも大きぐ
メニスカスレンズを除く全てのレンズの平均のアッベ数を va、メニスカスレンズのアツ ベ数を vb、最も物体側のレンズ面頂点カゝら最も像側のレンズ面頂点までの長さを L、 開口絞りと両凸レンズの間隔を ts、メニスカスレンズの中心肉厚を t2としたときに、前 記数 2の条件を満足することを特徴とするものである。
[0012] また、本発明は、物体側力ゝら像側に向けて、 1枚の負レンズ、物体側が凸のメニスカ スレンズ、開口絞り、両凸の正レンズ、および撮像素子が配置されており、物体側に 向く 80度以上の視野角度の物体空間を、撮像素子上に中心射影することが可能とさ れたものである。
[0013] または、本発明は、物体側から像側に向けて、 2枚の負レンズ群、物体側が凸のメ ニスカスレンズ、開口絞り、両凸の正レンズ、および撮像素子が配置されており、物体 側に向く 120度以上の視野の物体空間を、撮像素子上に立体射影することが可能と されたものである。
[0014] または、本発明は、物体側から像側に向けて、 3枚の負レンズ群、物体側に凸のメ ニスカスレンズ、開口絞り、両凸の正レンズ、および撮像素子が配置されており、物体 側に向く 180度以上の視野の物体空間を、撮像素子上に立体射影することが可能と されたものである。
[0015] 前記各発明において、前記正レンズが、両面非球面であることが好ましぐ最も物 体側に位置する負レンズが硝子の球面レンズであってもよい。さらに、正レンズが硝 子の非球面レンズであってもよ 、。
[0016] また、本発明は、全てのレンズの材質が榭脂であるものとして構成でき、メニスカス レンズが 2枚に分割されているものとすることも可能である。
[0017] 以上の構成を採ることにより、広角域をカバーする、種々の目的に合わせた撮像用 の光学装置を実現できる。
発明の効果
[0018] 本発明では、広角力 超広角域をカバーし、少ない枚数で諸収差が良好に補正さ れ，周辺部での画像圧縮率がより低い明るく小型で安価な光学装置が実現可能とな る。
発明を実施するための最良の形態
[0019] 図 1は本発明の光学装置の実施の形態を示す断面図である。図 1では、光学装置 の光軸を 01— 02で示しており、 Ol側が物体側であり、 02側像側である。物体側よ り入射する光束は、 3枚の凹レンズ la, lb, lcで構成される負レンズ群 1、正のメニス カスレンズ 2、開口絞り S、両凸の正レンズ 3を順次通過して、撮像素子 5の受光面に 結像される。正レンズ 3と撮像素子 5との間には、必要に応じてカバー硝子 4やローバ スフィルタ等が設けられる。
[0020] まず、物体側に設けられる負レンズ群 1 (la, lb, lc)は、物体側からの大きな画角 の入射光束を小さな入射角度に変換する役割を持ち、物体側力ゝらの入射角の大きさ と、要求される射影方式によりレンズの枚数が設定される。これにより、最大画角に対 応する主光線の両凸の正レンズ 3に入射する角度 Θ sが所定の範囲になるように変 換される。前記角度 Θ sは、開口絞り Sを通過して正レンズ 3の物体側の面に最大画 角で入射する主光線と、前記光軸 01— 02との成す角度である。
[0021] 負レンズ群 1よりも像側に設けられたメニスカスレンズ 2は、小さなアッベ数を有し、 各方向から入射する光の軸上での色消しと、倍率色収差 (像高方向（y方向）での色 収差)の補正を行う。
[0022] 像側に設けられた開口絞り Sと、両凸の正レンズ 3とが、主として結像作用を受け持 つ。負レンズ群 1とメニスカスレンズ 2の合成焦点距離 fl2は、負のパワーを持ち、開 口絞り Sよりも物体側に中間像 (虚像)を形成する。以上が、本発明が目標とする広角 レンズ (光学装置)の基本構成である。
[0023] 次に、上記光学装置の特徴を説明する。本発明の実施の形態では、主たる結像作 用を、物体側に開口絞り Sを配置した両凸の正レンズ 3の 1枚だけに分担させている。 従って、開口絞り Sよりも像側の構成を最少のレンズで構成することができる。
[0024] ここで、物体側に開口絞り Sを配置したときの両凸の正レンズ 3の一般的な収差の 特徴は、サジタル像面湾曲（サジタル像面が物体側に倒れる）の補正不足、画角が 大きなところでのコマ収差の発生、および正の歪曲特性である。サジタルの像面湾曲 の振る舞いは、光線の通過特性を考えることで理解できる。例えば、簡単のために、 開口絞り Sが正レンズ 3の物体側の面と一致した場合を考えてみると、光軸 01— 02 に沿って通過する光束に対しては、正レンズ 3の物体側の面のサジタルとメリディォ ナルの両断面の曲率が等しくなるため、この面での像面湾曲の差はない。し力しなが ら、正レンズ 3の像側の面であって光軸 01—02から離れた位置では、サジタルの曲 率の方カ^リディォナルの曲率よりも小さいため、光軸 01— 02から離れた位置で正 レンズ 3の物体側の面に入射した光速にぉ 、ては、近軸像点力も物体側にサジタル 像面が倒れる現象が起きる。これがサジタル像面湾曲である。
[0025] 一方、開口絞り Sよりも物体側に位置するレンズ群 1, 2では、収差が上記と反対の 理由で発生するが、この実施の形態の光学装置では、前記レンズ群 1, 2によるサジ タル像面湾曲を補正過剰とすることで、前記正レンズ 3のサジタル像面湾曲をキャン セルし、収差の補正を行っている。これは、コマ収差の補正についても同様である。 開口絞り Sよりも物体側のレンズ群 1, 2の少なくとも 1枚と、正レンズ 3と力 それぞれ 非球面を含むことは、前述の収差キャンセルを円滑に行う上で重要である。さらに、 自由度が不足する場合は、非球面をさらに追加することで対応可能であり、特に自由 度の少な 、正レンズ 3は、両面非球面であることが望まし!/、。 [0026] また、物体側に開口絞り Sを有する正レンズ 3の正の歪曲特性は、負レンズ群 1との 組み合わせにより補正できる。
[0027] この際、開口絞り Sを通過して正レンズ 3の物体側の面に入射する最大画角の主光 線の入射角度 Θ sを、以下の数 3の範囲に保つことは、開口絞り Sよりも像側に位置す る正レンズ 3を単レンズで構成し、且つ上記の収差のキャンセルを効果的に行うため に必要である。
[0028] [数 3]
2 5 ° < θ s < 4 0 °
[0029] 前記数 3の下限以下となると、要求される像高を確保するための正レンズ 3の焦点 距離が相対的に長くなり、収差のキャンセルが効率よく行えず、また光学装置の大き さ的に不利となる。上限以上となると、サジタル像面湾曲やコマ収差等の収差が急激 に増大し、これをキャンセルするためには、開口絞り Sより物体側のレンズ構成が複雑 となり、レンズ枚数の削減にとって不利となる。
[0030] 負レンズ群 1の役割は、前述した正レンズ 3の収差のキャンセルを行うと同時に、正 レンズ 3に入射する光束角度の整合を行う点にあるが、さらに、負レンズ群 1は、要求 される射影特性を実現するというもう一つの役割を分担する。
[0031] 次に、広角レンズを構成する光学装置の収差の中で問題となるのが、倍率色収差 を如何にして補正するかという点である。実施の形態の光学装置では、他のレンズに 比較して相対的にアッベ数の小さな凸のメニスカスレンズ 2を物体側に配置し、このメ ニスカスレンズ 2の像側に開口絞り Sを配置することで、軸上色収差並びに倍率の色 収差を同時に補正している。このため必要となる数 4の条件は、色収差を補正するた めの必須条件である。
[0032] 画
1 . 4 < va/ vb
[0033] 以下の数 5は、倍率の色収差を効果的に補正するための条件である。すなわち、メ ニスカスレンズ 2を、光軸方向に比較的厚肉なレンズとすることで、メニスカスレンズ 2 の物体側の面に入射する光の画角による高さの差を利用して、倍率の色収差補正の 自由度を得ることができるようになる。
[0034] [数 5]
0 . 2 < t 2 / L < 0 . 5
[0035] 前記数 5の下限以下となると倍率色収差の補正が困難となる。数 5の上限以上とな ると、全系の長さおよび径が増大する。また、メニスカスレンズ 2の過大な厚肉化は製 造を困難とする。ただし、コスト的には不利である力 メニスカスレンズ 2を 2枚のレン ズに分割することも自然な拡張として可能である。その場合、分割した 2枚のレンズを 合成系として考えれば、以下の議論は同様に適用できる。ただし、 1枚目の分割レン ズの入射面が凸面で、 2枚目の分割レンズの射出面が凹面であることは変わらない。
[0036] その他にメニスカスレンズ 2に要求される項目としては、そのパワー (合成焦点距離) が正（あるいは弱い負レンズ)であることが望ましい。それにより，特に画角が大きくな つたときの色補正が効果的に行える。特許文献 3に記載の光学装置では、メニスカス レンズが比較的強い負のパワーを有する。そのため、広角化に伴い倍率の色収差が 増大し、本発明の目的を達成することが困難である。
[0037] 一方、負レンズ群 1とメニスカスレンズ 2の合成パワー（合成焦点距離) f 12を正とす ると、先に述べた正レンズ 3の収差と、開口絞り Sより前の負レンズ群 1による効果的な 収差のキャンセルが困難となり、余分な自由度の導入が必要となる。よって、本発明 の実施の形態の光学装置では、負レンズ群 1とメニスカスレンズ 2との合成焦点距離 f 12が以下の数 6の範囲にあることが望ましい。
[0038] [数 6]
— 1 0 < f 1 2 /f < - 1 . 0
[0039] さらに、正レンズ 3の焦点距離 f3と、前記合成焦点距離 fl2との関係は、以下の数 7 を満足することが望ましい。
[0040] [数 7]
— 5く f 1 2 /f 3く— 0 . 2 [0041] 次に、開口絞り Sの配置位置に関しては、光線高の差をつけると言う意味で、メニス カスレンズ 2よりも像側に設けるのが必須事項である。メニスカスレンズ 2と開口絞り S との光軸 01— 02上の間隔 t2Sにつ!/、ては、以下の数 8を満たすことが好まし!/、。
[0042] [数 8]
0≤t 2 S/Lく 0. 2
[0043] 数 8の上限以上であると、系の全長が長くなる点で不利である。また、絞り Sと正レン ズ 3との軸上間隔 tsについては、以下の数 9を満たすことが好ましい。
[0044] [数 9]
0≤t s /L < 0 . 1
[0045] 前記数 9の上限以上であると、正レンズ 3を通過する光線の高さが相対的に高くなり 、収差のバランスにとって不利となる。ただし、メニスカスレンズ 2を 2枚の分割レンズ で構成する場合は、開口絞り Sを両分割レンズの間に配置することも可能である。そ の場合、数 8の条件の代わりに以下の数 10の条件が必要となる。この場合、数 9の条 件はそのまま成り立つ。
[0046] [数 10] 一 0 . 1く t 2 S/Lく 0. 2
[0047] 次に各レンズの材質について説明する。
非球面を積極的に利用し収差のバランスをとる場合、非球面を有するレンズは合成 榭脂で形成することがコスト的に望ましい。メニスカスレンズ 2として、アッベ数の非常 に小さな硝子で形成することは必須事項ではなぐ硝子に比べて相対的にアッベ数 の大きなポリカーボネートやポリスチレン等の合成樹脂の利用が可能である。そのた め、無理なく全てのレンズを榭脂で構成することが可能である。ただし、車載用途など のように、物体側に最初に現れるレンズに榭脂を用いることが難しい場合は、硝子の 球面レンズを負レンズ群 1の最も物体側に用いることが可能である。
[0048] 変化の大きな環境下での使用が予測される場合、例えば温度変化が生じた場合の 性能の変動を小さくすることも重要である。本発明の実施の形態では、必要な条件の 制約の中で、各レンズのパワー配分を最適化することで、全てのレンズを合成樹脂で 形成した場合であっても、そのような補償が可能である。上記のように、最も物体側に 位置するレンズに硝子を用いて他のレンズを合成樹脂で形成した場合や、メニスカス レンズにアッベ数の小さな硝子を用いて他のレンズを合成樹脂で形成した場合には 、温度変化により各レンズの特性のバランスが崩れ、温度補償が困難な場合も出てく る。そのときは、正レンズ 3に温度係数の小さな硝子の非球面を利用することで、温度 補償が可能となる。勿論、全てのレンズを硝子で構成することを妨げることではない。 本発明の実施の形態では、レンズ系に無理なく榭脂レンズを採用でき、安価な光学 装置を提供する上で重要である。
[0049] なお、前記数 4に示すアッベ数の比（vaZvb)の上限であるが、メニスカスレンズ 2を アッベ数の小さい硝子 (vaが約 19. 3)で形成し、それ以外のレンズを最もアッベ数の 大きな光学材料 (vbが約 70)で形成した場合、前記上限は、 3. 6程度である。また、 メニスカスレンズ 2を、ポリカーボネートやポリスチレン榭脂で形成した場合の vbは約 30であり、それ以外のレンズを他の光学榭脂材料 (例えば PMMA)で形成した場合 、 vaは約 60が上限である。よって、全てのレンズを合成樹脂材料で形成した場合、 前記比の上限は 2. 0程度である。また、メニスカスレンズ 2をアッベ数の小さい硝子で 形成し、他のレンズを前記光学榭脂材料で形成した場合、前記比の上限は、 3. 1程 度である。
[0050] 次に、光学装置の射影方式について説明する。
一般のカメラレンズでは、 y=ftan Θで表わされる中心射影方式が用いられている 。ここで、 yは撮像素子上での像高であり、画角が 2 Θである。しかしながら画角が大 きくなると、中心射影方式を実現するためには、レンズ枚数の増加が避けられず現実 的ではない。また、画角が 180° に近いあるいはそれを超えるような場合は、中心射 影方式は現実的ではなぐそれに代わって魚眼レンズの射影方式である正射影方式 (f - sin Θ )、等角射影方式 (ί· Θ )、立体射影方式 (2f'tan ( θ Z2) )等の各方式が 採用される。これは、画面の中心を基準としたときの周辺の画像の圧縮率を決めるも のと見なすことができ、正射影方式、等角射影方式、立体射影方式の順に構成が複 雑になる。正射影方式は比較的簡単な構成で実現でき、コンパクトに構成できるが、 CCDのように画素の大きさが決まって 、る場合には、他の方式に比べ周辺の画像の 圧縮率が高ぐ画像処理等で拡大しても基の画像が復元できない場合が出てくる。
[0051] 本発明の実施の形態の光学装置は、他の構成に比較し、より簡単な構成で、周辺 の画像の圧縮率の低い方式を実現することができる。それを可能にしているの力 こ れまで述べたような物体側の構成要素と像側の構成要素とによる主要収差のキャン セルと倍率色収差の補正機能である。
実施例
[0052] 次に、本発明の実施例を説明する。実施例では、少なくとも 1つのレンズの光学面 を非球面としている。非球面の方程式は以下の数 11に示される。ただし、本発明で は特にこのタイプに限定される訳ではな 、。
[0053] [数 11] ch1
l + ^[\ - (\ + k)c2h2
[0054] 数 11の ζは、非球面の頂点と接する基準平面からの光軸方向の面深さである。また 、 cは面の曲率半径 Rの逆数、 hは面の光軸力もの高さを表している。 kは 2次曲面を 表す円錐定数、 A〜A は非球面補正係数である。
4 26
[0055] 図 2、図 4、図 6、図 8、図 10、図 12、図 13は、本発明の実施例の光学装置を示して V、る。前記図で示して 、る実施例および図面に示されて 、な 、実施例における各符 号の説明は以下のとおりである。
[0056] R：各レンズの光学面の曲率（mm)、
D:各レンズの光軸上での肉厚（mm)、または各レンズ間やレンズとカバー硝子 4と の間の光軸上の距離 (mm)、
N：各レンズおよびカバー硝子 4の相対屈折率、
V：各レンズおよびカバー硝子 4のアッベ数、
va:メ-スカスレンズを除くレンズおよびカバー硝子 4の平均アッベ数、 vb：メニスカスレンズのアッベ数、
f：光学装置の焦点距離 (mm)、
il：負レンズ群の焦点距離 (mm)、 f 2：メニスカスレンズの焦点距離（mm)、
f 3：両凸の正レンズの焦点距離（mm)、
fl2：負レンズ群とメニスカスレンズの合成焦点距離 (mm)、
f 23 :メ-スカスレンズと両凸の正レンズの合成焦点距離（mm)、
t2 :メニスカスレンズの光軸上の厚さ（mm)
t2S：メニスカスレンズの像側の面と絞りの光軸上の間隔（mm)、
tS :開口絞りと両凸の正レンズの光軸上の間隔（mm)
L:最も物体側のレンズ面の頂点から最も像側のレンズ面の頂点までの長さ（mm)、 0 s :絞りを通過する最大画角の主光線の角度 (° )
[0057] なお、各図の実施例では、メニスカスレンズ 2と正レンズ 3との間に開口絞り Sが設け られ、メニスカスレンズ 2と開口絞り Sとの光軸上の間隔と、開口絞り Sと正レンズとの 光軸上の間隔を Dで示している（例えば、図 6に示す D6と D7)。ただし、図 2に示す 実施例 1では、開口絞り Sは、正レンズ 3の R7の面に接している。図 4に示す実施例 2 でも、開口絞り S力 正レンズ 3の R5の面に接しており、図 10に示す実施例 12では、 開口絞り S力 正レンズ 3の R9の面に接している。
[0058] 表 1は、本発明の実施例 1〜5の光学装置の R、 D、 N、 Vの構成パラメータを示して いる。
[0059] 図 2は実施例 1の光学装置を示し、図 3 (A)は実施例 1の非点収差の曲線図、図 3 ( B)は実施例 1の歪曲収差の曲線図である。図 4は実施例 2の光学装置を示し、図 5 (
A)は実施例 2の非点収差の曲線図、図 5 (B)は実施例 2の歪曲収差の曲線図である 。図 6は実施例 4の光学装置を示し、図 7 (A)は実施例 4の非点収差の曲線図、図 7 (
B)は実施例 4の歪曲収差の曲線図である。図 8は実施例 5の光学装置を示し、図 9 ( A)は実施例 5の非点収差の曲線図、図 9 (B)は実施例 5の歪曲収差の曲線図である
[0060] [表 1]
Figure imgf000014_0001
表 2は、実施例 1〜5の各レンズの光学面の非球面係数を表している [表 2]
Figure imgf000015_0001
3は、本発明の実施例 6〜9の光学装置の R、 D、 N、 Vの構成パラメータを示して
Figure imgf000016_0001
Z.fZt'lC^OOZdf/iad 1 8Z60l0/.00i OAV 表 4は、実施例 6〜9の各レンズの光学面の非球面係数を示している。
[表 4]
実】
圏 6
面 A4 A6 A8 A10
R1
RZ 12.9992 6.383E- 03 -4.780E-05 -1.819E-06 1.851E-07
R3
R4 -2,5949 -1.854E-02 8.039E-03 2.587E-03 - 8Ϊ6Ε-06
R5
R6 -2.1167 - 3.109E - 02 -6.505E-03 2.853E-03 2.888E-04
R7
R8
R9 -0.9364 -1.389E-01 6.319E-01 -2.018E+00
R10 -1.8055 2.314E-01 - 3.721 E- 01 6.687E-01
R11
R12
圖 7
R1
R2 0.2373 9.468E-03 -4.193E-05 -2.262E-06
R3
R4 2.1156 2.767E-02 4.818E-03 1 J20E 04
R5
R6 -0.5661 -4.924E-03 -1.366E-02 -1.204E-02
7 0.2531 4.050E-02 -8.343E-03 -2.707E-02
m
R9
R10 -1.1 197 -7.753E-02 1.231E-02 3.965E 01
"~ m i―.— -2.0218 -2.403Ε-02 5.870E-02 2.138E-01
R12
R13
実!通例 8
R1
R2 0.0267 8.705E-03 -4.528E-05 -2.289E-06
R3
R4 -0.3662 9.131E-03 -6.100E-04 8.233E-04
R5
R6 -0.4033 - 1.157E- 03 -4.853E-03 - 7.421 E- 03
R7 0.5682 2.767E-02 -1.325E-02 -1.920E-02
R8
R9
R10 -0.4523 3.225E-02 -3.031 E+00 1.724E+01
R11 -1.7323 9.519E-02 2.786E-01 5,991 E- 02
R12
R13
実 Ϊ
R1
R2 -8.0725 6.01 7E-03 -6.593E-06 - 2.872E- 06 1.703E-08
R3
R4 -1.9106 1.443E-02 2.026E-03 1.312E-04 -3.617E-05
R5
R6 -0.6051 -9.4 1 E-03 - 4,057E- 03 1.013E-03 -9.762E-05
R7
R8
R10 -0.9132 -1.158E - 01 5.043E-01 -8.537E-01
R11 -1.71 12 1.91 1 E-01 -1.687E-01 8.176E - 01
R12
R13 [0065] 表 5は、本発明の実施例 10〜13の光学装置の R、 D、 N、 Vの構成パラメータを示 している。なお、実施例 13はメニスカスレンズ 2を 2枚に分割した例である。
[0066] 図 10は実施例 12の光学装置を示し、図 11 (A)は実施例 12の非点収差の曲線図 、図 11 (B)は実施例 12の歪曲収差の曲線図である。
[0067] [表 5]
Figure imgf000019_0001
表 6は，実施例 10〜 13の各レンズの光学面の非球面係数を示している [表 6] 実施例 10
面 A4 A6 A8 A10
R1
R2 - 13.1716 5.920E-03 -9.047E-06 -2.882E-06 3.165E-09
R3
R4 -2.0764 1.029E - 02 1.173E-03 " 466E-04 -9.197E-07
R5
R6 -0.5703 -3.261 E-03 -2.997E-03 -3.647E-04 1.230E-04
R7
R8
9 -0.8584 — 9.631 E- 02 5.7O8E-01 -1.542E+00
R10 -1.8216 1.697E-01 4.693E-02 4.896E-01
R11
R12
実施例"
R1
R2 -1.8611 6.034E-03 -2.982E-05 -4.066E-06
R3
R4 0.0655 9.444E-03 2.192E-04 2.688E-04
R5
R6 "0.2890 4.438E-03 -5.356E-03 -1.505E-03
R7 0.8734 1.268E-02 2.411 E-03 -1.368E-03
R8
R9
R10 -1.0831 — 1.021 E— 02 2.070E-01 - 7.261 E- 01
R1 1 -2.4427 1.265E-01 3.396E-01 1.159E - 01
12
R13
実施例 1 2
R1
R2
R3 1.006E-05 - 9.094E 07 -1.450E-08 520E-T0
— F¾—— 0.0909 2.807E- 03 -7.510E-06 7.866E-06 -7.428E-07
R5 -6.668E-04 1.684E-05 1.689E-06 -7.958E-08
R6 -2,1245 1.453E-03 5.065E-04 -6.029E-05 6.009E-06
R7
R8
R9 1.1573 -1.790E-01 一 1.381 E— 01 -7.804E-02
R10 -0.8995 4.363E-02 9.781 E - 03 1.891 E- 03 1.721 E-02
R1 1
R12
実施例 1 3
R1
R2
R3 7.050E-07 7.816E-08 3.559E-09 - 1.640E- 12
R4 -0.7555 1.292E-03 4.341 E- 05 7.132E-06 -9.406E-07
R5 -9.344E-06 -1.547E-06 -9.425E-08 -2.194E-08
R6 -1.4233 -2.058E-03 5.929E-04 3.718E-05 - 2.401 E - 06
R7
R8
R9
R11 1.4511 -7.684E-02 3.978E-02 - 4.413E 02
R12 -0.7698 3.193E-02 3.816E-03 -1.947E-03 2.280E-03
R13
14 は、本発明の実施例 14〜17の光学装置の R、 D、 N、 Vの構成パラメータを示 している。
[表 7]
Figure imgf000021_0001
表 8は、実施例 14〜 17の各レンズの光学面の非球面係数を示している。
[表 8] 実お S例 1 4
A4 A6 A8 Α10
R1
R2
R3 4.831 E-06 -1.233E-06 -1.587E-08 3.807Ε-10
R4 0.4688 2.4t 8E-03 - 3.278E- 06 7.91 1 E-06 -7.313Ε-07
R5 -7.884E-04 2.450E-05 2.063E-06 -9.015Ε-08
R6 -1.8539 1.91 2E-03 5.560E-04 -6.488E-05 _e.014E-p6
R7 -0.1979 6.338E-04 -2.622E-04 -9.766E 06
R8 -1 1.7536 2.705E-02 3.756E-02 -1.338E-02
R9 1.3483 -1.1 18E-01 -1.379E-01 1.929E-01
R10 -0.9363 5.198E-02 1.666E-02 -8.647E-03 7.173E-03
R1 1
R12
実 ΐ 1 5
R1
R2 -3.6673 5.912E-03 -1.212E-05 -3.094E-06 2.243E-09
R3
R4 -1.8884 1.686E-02 2.943E-03 δ.396Ε~05 ： ΓόΐΤί二 '
R5
R6 -0.4719 1.215E-02 -2.910E-03 4.902Ε - 04 -2.838Ε-04
R7
8
R9
R10 -0.5381 -3.476E-02 3.167E-01 -5.421 Ε- 01
R1 1 -154.8999 3.382E-01 -5.465E-02 2.429Ε+00
R12
R13
実 S例 1 6
R1
R2 -7.8623 5.899E-03 -7.473E-06 -3.025Ε-06 7.785Ε - 09
R3
R4 -1.8730 1.628E-02 2.574E-03 Ζ.187Ε-04 -3.271 Ε-05
R5
R6 -0.6373 -1.003E-02 -5.635E-03 3.955Ε-04 '-3；950£：04
R7
R8
R9
R10 -0.9224 -1.172E-01 5.039E-01 -8.753Ε-01
R11 -1.9673 2.020E-01 -1.685E-01 7.978Ε-01
R12
R13
実 i 51551 7
R1
R2 -1.5263 6.589E-03 -7.344E-06 -2.670Ε-06
R3
一.
R4 -1.1 182 -6.208E-05 2.085E-03 4.408Ε-04
R5
R6 -0.3514 6.067E-03 -6.624E-03 -2.912Ε-03
0.6235 1.863E-02 8.99) E-04 -2.3( 5Ε~03
R9
R10 -1.1895 -3.684E-02 6.295E-01 -2.398Ε+00
1 1 -1.7533 2.755E-01 -2.455E-01 9.17SE-01
R12
R13 [0072] 表 9は、本発明の実施例 18〜21の光学装置の R、 D、 N、 Vの構成パラメータを示 している。
[0073] 図 12は実施例 18の光学装置を示し、図 13 (A)は実施例 18の非点収差の曲線図 、図 13 (B)は実施例 18の歪曲収差の曲線図である。図 14は実施例 21の光学装置 を示し、図 15 (A)は実施例 21の非点収差の曲線図、図 15 (B)は実施例 21の歪曲 収差の曲線図である。
[0074] [表 9]
Figure imgf000024_0001
表 10は、実施例 18〜21の各レンズの光学面の非球面係数を示している [表 10]
Figure imgf000025_0001
11は、実施例 1〜21の光学装置の焦点距離および各条件の関係を示している [表 11]
Figure imgf000026_0001
図面の簡単な説明
[図 1]本発明の光学装置の実施の形態を示す断面図である。
[図 2]実施例 1の光学断面図である。
[図 3] (Α) (Β)は、実施例 1の像高 (非点収差と歪曲）収差図である。
[図 4]実施例 2の光学断面図である。
[図 5] (A) (Β)は、実施例 2の像高収差図である。 [図 6]実施例 4の光学断面図である。
[図 7] (A) (B)は、実施例 4の像高収差図である。
[図 8]実施例 5の光学断面図である。
[図 9] (A) (B)は、実施例 5の像高収差図である。
[図 10]実施例 12の光学断面図である。
[図 11] (A) (B)は、実施例 12の像高収差図である。
[図 12]実施例 18の光学断面図である。
[図 13] (A) (B)は、実施例 18の像高収差図である。
[図 14]実施例 21の光学断面図である。
[図 15] (A) (B)は、実施例 21の像高収差図である。
[図 16]従来技術の説明図である。
[図 17]従来技術の説明図である。
[図 18]従来技術の説明図である。
符号の説明
S 開口絞り
1 負レンズ群
2 メニスカスレンズ
3 両凸の正レンズ
4 カバー硝子
5 撮像素子

Claims

請求の範囲 [1] 物体側力も像側に向けて、少なくとも 1枚の負レンズ、物体側が凸のメニスカスレン ズ、開口絞り、両凸の正レンズが配置されており、 開口絞りよりも物体側に位置するレンズの少なくとも 1枚と、正レンズがそれぞれ非 球面を含み、 メニスカスレンズを除く全てのレンズの平均のアッベ数を va、メニスカスレンズのアツ ベ数を vb、全系の焦点距離を f、負レンズ群とメニスカスレンズの合成焦点距離を fl2 、開口絞りと正レンズの軸上間隔を ts、最も物体側のレンズ面の頂点から最も像側の レンズ面頂点までの長さを L、メニスカスレンズの中心肉厚を t2、開口絞りを通過する 最大画角の主光線の入射角度を 0 sとしたときに、下記の数 1の条件を満足すること を特徴とする光学装置。
[数 1]
1 , 4 < va/ vb
0く t s / Lく 0 . 1
0 . 2く t 2 / Lく 0 . 5
— 1 0く f 1 2 / < - 1 . 0
2 5 ° < θ s < 4 0 °
[2] 物体側力も像側に向けて、少なくとも 1枚の負レンズ、物体側が凸のメニスカス正レ ンズ、開口絞り、両凸の正レンズが配置されており、
開口絞りよりも物体側に位置するレンズの少なくとも 1枚と、正レンズがそれぞれ非 球面を含み、
開口絞りよりも物体側に位置するレンズによるサジタル像面湾曲の補正量力 正レ ンズのサジタル像面湾曲の補正量よりも大きぐ
メニスカスレンズを除く全てのレンズの平均のアッベ数を va、メニスカスレンズのアツ ベ数を vb、最も物体側のレンズ面頂点カゝら最も像側のレンズ面頂点までの長さを L、 開口絞りと両凸レンズの間隔を ts、メニスカスレンズの中心肉厚を t2としたときに、下 記の数 2の条件を満足することを特徴とする光学装置。
[数 2]
1 . 4 < va/vb
0 < t s /Lく 0 . 1
0 . 2く t 2 /L < 0 . 5
[3] 物体側力ゝら像側に向けて、 1枚の負レンズ、物体側が凸のメニスカスレンズ、開口絞 り、両凸の正レンズ、および撮像素子が配置されており、
物体側に向く 80度以上の視野角度の物体空間を、撮像素子上に中心射影するこ とが可能とされた請求項 1記載の光学装置。
[4] 物体側力ゝら像側に向けて、 2枚の負レンズ群、物体側が凸のメニスカスレンズ、開口 絞り、両凸の正レンズ、および撮像素子が配置されており、
物体側に向く 120度以上の視野の物体空間を、撮像素子上に立体射影することが 可能とされた請求項 1記載の光学装置。
[5] 物体側から像側に向けて、 3枚の負レンズ群、物体側に凸のメニスカスレンズ、開口 絞り、両凸の正レンズ、および撮像素子が配置されており、
物体側に向く 180度以上の視野の物体空間を、撮像素子上に立体射影することが 可能とされた請求項 1記載の光学装置。
[6] 前記正レンズが、両面非球面である請求項 1ないし 5のいずれかに記載の光学装 置。
[7] 最も物体側に位置する負レンズが硝子の球面レンズである請求項 1な 、し 6の 、ず れかに記載の光学装置。
[8] 正レンズが硝子の非球面レンズである請求項 1な!、し 6の!、ずれかに記載の光学 装置。
[9] 全てのレンズの材質が榭脂である請求項 1な 、し 8の 、ずれかに記載の光学装置。
[10] メニスカスレンズが 2枚に分割されて!、る請求項 1な 、し 9の!、ずれかに記載の光学 装置。
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